中厚板課程設(shè)計-16Mng中厚板軋制規(guī)程的編制

遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：16Mng中厚板軋制規(guī)程的編制學(xué)院：專業(yè)班級：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：成績：2014年月日115111.前言 2185961.1中厚板產(chǎn)品品種 288511.2中厚板用途 320051.316Mng的特性及用途 3207552.中厚板生產(chǎn)工藝流程簡介 4214382.1中厚板生產(chǎn)工藝 451822.2原料的加熱 536282.3除鱗 5284852.4粗軋 671002.5精軋 6127352.6精整與熱處理 6157293.壓下規(guī)程設(shè)計 644443.1選擇坯料 7204893.2坯料尺寸的確定 8180273.3確定軋制方法 8263583.4確定軋制道次、壓下量及壓下率 8269913.4.1校核咬入能力 9102803.4.2壓下量的分配和壓下率 95813.5速度制度 10140833.6溫度制度 12321843.7軋制力計算 13123493.7.1平均單位壓力 1393303.7.2總軋制力的計算 1414003.8計算傳動力矩 15180853.8.1軋制力矩的計算 15160793.8.2附加摩擦力矩的計算 16107333.8.3空轉(zhuǎn)力矩的計算 1665793.8.4動力矩的計算 17294854.輥型設(shè)計計算 18306684.1輥凸度計算 19216284.2軋輥的彈性彎曲變形 19260364.3軋輥的磨損 21182734.4輥型設(shè)計 212055設(shè)備校核 2276515.1咬入條件的校核 22318715.2軋輥強度校核 23187555.2.1工作輥強度校核 24191005.2.2支承輥強度校核 25274795.2.3工作輥與支承輥間的接觸應(yīng)力 26183705.3主電機過載和過熱校核 27122505.3.1軋機主電機過載校核 2851085.3.2軋機主電機的發(fā)熱校核 2854296.結(jié)束語 3016568參考文獻(xiàn) 311.前言中厚板帶材是機械制造﹑橋梁建設(shè)造船和石油化工的容器及管道制造等重要的原材料。由于中厚板可以根據(jù)需要剪裁，可以焊接成大型型材和大口徑鋼管等，與型材和管材比運輸容易，有利于現(xiàn)場施工，因此中厚板在許多工業(yè)生產(chǎn)部門得到廣泛應(yīng)用。板帶鋼的產(chǎn)量多、用途廣、規(guī)模大、品種全的生產(chǎn)特點，在國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著異常重要的地位，對促進(jìn)生產(chǎn)的發(fā)展起著重要作用。統(tǒng)計結(jié)果表明，一個國家工業(yè)化程度越高，板帶鋼產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的比例就越高。中厚板生產(chǎn)中以碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金鋼的船舶用鋼﹑容器用鋼等鋼材的生產(chǎn)量很大，同時生產(chǎn)一些特殊材料﹑特殊用途的鋼板。現(xiàn)代化的技術(shù)條件下有可能大量供應(yīng)品種繁多、廉價、質(zhì)優(yōu)的板帶鋼。中厚板軋制制度的確定要求充分發(fā)揮設(shè)備潛力，提高產(chǎn)量，保證制度，并且操作方便、設(shè)備安全。合理的軋制規(guī)程設(shè)計必須滿足下列原則和要求：在設(shè)備允許的條件下盡量提高產(chǎn)量，充分發(fā)揮設(shè)備潛力的途徑不外是提高壓下量、減少軋制道次、確定合理速度規(guī)程、縮短軋制周期、提高作業(yè)率、合理選擇原料等。在保證操作穩(wěn)定的條件下提高質(zhì)量，為保證鋼板操作的穩(wěn)定，要求工作輥縫成凸型，而且凸型值越大操作越穩(wěn)定。壓下規(guī)程是鋼板軋制制度中最基本的核心內(nèi)容，它直接關(guān)系著軋機的產(chǎn)量和產(chǎn)品的質(zhì)量。軋制制度中的其他內(nèi)容如溫度制度、速度制度都是以壓下制度為核心展開的。反過來，溫度制度、速度制度也影響到壓下制度。1.1中厚板產(chǎn)品品種中厚板是冶金工業(yè)的一個重要產(chǎn)品。中厚板的品種繁多，性能各異，質(zhì)量要求高，應(yīng)用范圍廣，無論在經(jīng)濟(jì)建設(shè)還是國防建設(shè)中都離不開中厚板。世界各國都把中厚板的品種、質(zhì)量作為衡量一個國家鋼鐵工業(yè)綜合水平的尺度。我國分類中，稱厚度在4.0mm以上的鋼板為中厚板，詳見下表。表1中厚板分類分類厚度范圍(mm)寬度范圍（mm）附注厚板中板4～20600～3000齊邊鋼板厚4～60mm寬1200～1500mm厚板20～60600～3000特厚板60～5001200～5350最重250t1.2中厚板用途中厚板用于建筑工程、機械制造、容器制造、造船、橋梁等。普通中厚板用途：廣泛用來制造各種容器、爐殼、爐板、橋梁及汽車靜鋼鋼板、低合金鋼鋼板、橋梁用鋼板、造船鋼板、鍋爐鋼板、壓力容器鋼板、花紋鋼板、汽車大梁鋼板、拖拉機某些零件及焊接構(gòu)件。橋梁用鋼板用于大型鐵路橋梁。要求承受動載荷、沖擊、震動、耐蝕等。造船鋼板：用于制造海洋及內(nèi)河船舶船體。要求強度高、塑性、韌性、冷彎性能、焊接性能、耐蝕性能都好。鍋爐鋼板：用于制造各種鍋爐及重要附件，由于鍋爐鋼板處于中溫（350°C以下）高壓狀態(tài)下工作，除承受較高壓力外，還受到?jīng)_擊，疲勞載荷及水和氣腐蝕，要求保證一定強度，還要有良好的焊接及冷彎性能。壓力容器用鋼板：主要用于制造石油、化工氣體分離和氣體儲運的壓力容器或其它類似設(shè)備，一般工作壓力在常壓到320kg/cm2甚至到630kg/cm2，溫度在-20-450°C范圍內(nèi)工作，要求容器鋼板除具有一定強度和良好塑性和韌性外，還必須有較好冷彎和焊接性能。汽車大梁鋼：用于制造汽車大梁（縱梁、橫梁）用厚度為2.5-12.0mm的低合金熱軋鋼板。由汽車大梁形狀復(fù)雜，除要求較高強度和冷彎性能外，要求沖壓性能好。1.316Mng的特性及用途16Mng屬鋼材中的一種材質(zhì)。鍋爐用鋼板(鍋爐板系列)。g為鍋爐板中的“鍋”的第一個字母。\o"查看圖片"執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為：GB713-1997。16Mng主體材料其實就是16Mn，其含碳量為0.16%，含Mn量為1.2%-1.35%,本設(shè)計中為1.2%。“g”表示鍋爐用鋼，他們里面就是加入了少量的合金元素，來改善鋼的性能的。與普通的20#、16Mn相比具有抗沖擊性能好、溫度形變?。荒透g性好、微合金化等特點。鍋爐用鋼板主要牌號：20g、SA285GrC、SB410、SB480、16Mng、410B、KP42、P355GH、HII、P265GH、16Mo3、15Mo3、19Mn6、SA299、BHW35、DIWA353、13MnNiMo54、臨氫SA387Gr11GL2/GL1、SA387Gr22GL2。國內(nèi)材料可參考GB713-97的標(biāo)準(zhǔn)。化學(xué)成分如下：C：≤0.2%，Mn：1.2%-1.35%，Si：0.2%-0.6%，P：≤0.015%，S：≤0.004%，Ca：0.0015%-0.003%，O2：≤0.0025%2.中厚板生產(chǎn)工藝流程簡介2.1中厚板生產(chǎn)工藝根據(jù)車間設(shè)備條件及原料與成品尺寸，生產(chǎn)工藝過程一般如下：原料檢查→原料清理→加熱→除鱗→粗軋→精軋→矯直→冷卻→表面檢查→切頭切尾→精整。另外特殊中厚板生產(chǎn)流程的特點：①原料和軋成的鋼板均需要經(jīng)過超聲波探傷檢查，以確保鋼板的內(nèi)在質(zhì)量；②一些重用要途的鋼板為保證表面質(zhì)量和尺寸精度，用戶要求按拋丸底層涂料鋼板交貨可縮短施工周期；③不銹鋼除固溶處理外，有時還要求酸洗鈍化后交貨。本設(shè)計中采用的生產(chǎn)工藝是：選擇坯料——原料清理——加熱——除鱗——橫軋一道（使長度接近成品寬度）——轉(zhuǎn)90?縱軋到底——矯直——冷卻——表面檢查——切邊——定尺——表面尺寸形狀檢查——力學(xué)性能試驗——標(biāo)記——入庫——發(fā)貨2.2原料的加熱中厚板原料加熱的目的是提高鋼的塑性，降低變形抗力；使坯料內(nèi)外溫度均勻；改變金屬的結(jié)晶組織，保證生產(chǎn)需要的機械和物理性能。加熱爐型式按其構(gòu)造分：連續(xù)式加熱爐、室狀加熱爐和均熱爐三種。均熱爐多用于由鋼錠直接軋制特厚板；室狀爐多用于特重、特輕、特厚、特短的板坯，或多品種、少批量及合金鋼，生產(chǎn)靈活。中厚板板坯加熱爐的主要爐型是連續(xù)式加熱爐。連續(xù)式加熱爐有推鋼式和步進(jìn)式加熱爐兩種。其中推鋼式加熱爐設(shè)備簡單、操作容易掌握、投資少，但是其也有缺點：鋼坯在水梁上滑動產(chǎn)生擦傷；加熱時間長，鋼坯氧化，脫碳嚴(yán)重；容易粘鋼；不能空出爐等。另外一種步進(jìn)式加熱爐是靠動梁的上、下、前、后平移動作而實現(xiàn)的，故爐長不受限，操作靈活，易于空出爐；不會造成鋼坯劃痕，加熱效率高。便于調(diào)整坯料間隙和加熱時間，易于調(diào)整出爐節(jié)奏，適應(yīng)冷裝坯，冷熱混合坯在爐內(nèi)的加熱條件控制。中厚板坯料加熱的要求有：滿足工藝規(guī)范的需要；沿長度和斷面均勻；減少加熱時氧化燒損。其加熱工藝制度要控制加熱溫度、加熱速度、加熱時間、爐溫制度及爐內(nèi)氣氛的選擇與控制。鋼在加熱爐內(nèi)加熱時的溫度變化過程叫鋼的加熱制度。分為一段式加熱制度：一段式加熱制度、二段式加熱制度、三段式加熱制度、多段式加熱制度。此次設(shè)計中采用步進(jìn)式加熱爐進(jìn)行加熱，溫度加熱到1100oC再出爐。2.3除鱗鋼板表面質(zhì)量是鋼板重要的質(zhì)量指標(biāo)之一，加熱時高溫下生成的氧化鐵皮若在軋制前不及時清理或清理不干凈，在軋后的鋼板表面上，因氧化鐵皮被壓入鋼板表面，會產(chǎn)生“麻點”等缺陷，因此軋前除鱗是保證獲得優(yōu)良表面的關(guān)鍵工序。除鱗原理是利用高壓水的強烈沖擊作用，去除表面的氧化鐵皮。2.4粗軋粗軋又稱寬展軋制，粗軋階段的主要任務(wù)是將板坯或扁錠展寬到所需要的寬度并進(jìn)行大壓縮延伸。根據(jù)原料條件和產(chǎn)品要求，可以有很多種軋制方法供選擇。這些方法是全縱軋法、綜合軋制法、全橫軋制法、角軋—縱軋法。其中全縱軋法由于無法用軋制法調(diào)整原料的寬度和鋼板組織性能的各向異性，因此在實際生產(chǎn)中并不多；綜合軋制法生產(chǎn)靈活，改善鋼板的橫向性能，是生產(chǎn)鋼板中最常用的方法；全橫軋法經(jīng)常用以初軋坯為原料的中厚板生產(chǎn)；角軋縱軋法只用在用鋼錠作原料的三輥勞特式軋機上。2.5精軋精軋階段的主要任務(wù)是質(zhì)量控制，包括厚度、板形、表面質(zhì)量和性能控制。軋制的第二階段粗軋與第三階段精軋間并無明顯的界限。通常把雙機座布置的第一臺軋機稱為粗軋機，第二臺軋機稱為精軋機。對兩架軋機壓下量分配上的要求是希望在兩架軋機上的軋制節(jié)奏盡量相等，這樣才能提高軋機生產(chǎn)能力。一般的經(jīng)驗在粗軋機上的壓下量約占80﹪，在精軋機上約占20﹪.。2.6精整與熱處理這是中厚板廠產(chǎn)品質(zhì)量最終處理和控制環(huán)節(jié)。精整是為使軋后的鋼材具有一定的尺寸要求，組織、性能而進(jìn)行的一系列工序。主要包括矯直、冷卻、劃線、剪切、檢查、缺陷清理、包裝入庫等。根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求還要進(jìn)行熱處理和酸洗。中厚板廠通常在作業(yè)上設(shè)置熱矯直機，多使用帶支撐輥的輥式矯直機，為了補充熱矯直機的不足，頭尾使用側(cè)刀剪或擺切剪。中厚板熱處理最常采用的是退火、正火、正火加回火、淬火加回火熱處理工藝。3.壓下規(guī)程設(shè)計中厚板的軋制規(guī)程主要包括壓下制度、速度制度、溫度制度和輥型制度。軋制規(guī)程設(shè)計就是根據(jù)鋼板的技術(shù)要求、原料條件、溫度條件和生產(chǎn)設(shè)備的實際情況，運用數(shù)學(xué)公式后圖表進(jìn)行人工計算或計算機計算，來確定各道次的實際壓下量、空載輥縫、軋制速度等參數(shù)，并在軋制的過程中加以修正和應(yīng)變處理，達(dá)到充分發(fā)揮設(shè)備能力、提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量、操作方便、設(shè)備安全的目的。通常中厚板軋制規(guī)程設(shè)計的方法和步驟如下：在咬入能力允許的條件下按經(jīng)驗分配各道次壓下量，確定各道次壓下量分配率及各道次能耗負(fù)荷分配比；制定速度制度，計算軋制時間并確定逐道次軋制溫度；計算軋制力、軋制力矩及總傳動力矩；進(jìn)行必要的修正和應(yīng)變處理。3.1選擇坯料中厚板生產(chǎn)采用的原料有扁鋼錠﹑初軋板坯和連鑄板坯3種。其中扁鋼錠為原料時中厚板軋機產(chǎn)量低﹑產(chǎn)品質(zhì)量差，但由于扁錠不需要初軋設(shè)備，過去我國中小鋼鐵企業(yè)中的中板廠大多采用扁錠為原料，受連鑄坯厚度的限制，生產(chǎn)厚板和特厚板，一般采用扁錠為原料。初軋板坯是由大鋼錠經(jīng)初軋機軋制而成的，以此為原料，軋機產(chǎn)量高，鋼板質(zhì)量好，但是由于投資大﹑能耗高和綜合成材率低等因素，導(dǎo)致初軋坯為原料的中厚板軋機越來越少。目前，連鑄坯已成為中厚板生產(chǎn)的主要原料，其產(chǎn)量高﹑成材率高﹑能耗少以及內(nèi)部組織比較致密都使其得到廣泛應(yīng)用。中厚板軋機所用原料的尺寸，即原料的厚度﹑寬度﹑長度直接影響著軋機的生產(chǎn)率﹑坯料的成材率以及鋼板的機械性能。為了連鑄機的生產(chǎn)和中厚板車間原料管理的方便，連鑄坯斷面尺寸不宜規(guī)格過多。選擇幾種適當(dāng)?shù)臄嗝娉叽?，再配合連鑄坯長度的變化，來滿足各種規(guī)格的鋼板對原料的要求。中厚板原料尺寸選擇的原則是：原料的厚度尺寸盡可能??；原料的寬度尺寸盡可能大；原料的長度尺寸盡可能接近原料的最大允許長度。中厚板原料的主體是連鑄坯，其厚度不受粗軋機軋輥最大開口度的限制，成材率高，且產(chǎn)品性能好，所以本設(shè)計選擇連鑄坯為原料。3.2坯料尺寸的確定由壓縮比，橫軋時軋機送鋼的最小長度，軋機允許最大軋件長度，加熱爐允許裝入長度等因素，決定原料的厚度和長度。在原料選擇時應(yīng)注意盡可能采用倍尺軋制，即當(dāng)計算出原料質(zhì)量小于最大允許原料的質(zhì)量一半時，應(yīng)當(dāng)按倍尺軋制考慮選用厚的尺寸。由于厚板特別是較厚板的訂貨坯料一般不大，甚至幾家用戶訂貨的鋼板需要編組在一起進(jìn)行軋制，因此在選擇厚板原料的計算中需要考慮的因素很復(fù)雜，而且這些因素互相影響，互相制約。坯料厚度的確定：壓縮比（連鑄坯與成品鋼板間的最小壓縮比保持在6:1以上）保證6:1，由成品厚度h0=25mm,知H=6*h0=150mm。坯料寬度的確定：根據(jù)寬展比（通常在1.0—1.8之間。太小時，鋼板為凹形，兩頭大；較大時，鋼板為桶形，兩頭?。┤?.5，成品寬度為3000mm，所以B=3000/1.5=2000mm。由于連鑄坯規(guī)格為：130—320mm*1150—2000mm*2500—4000mm。常用厚度mm：170230300;寬度mm：128016501950所以選擇坯料厚度為170mm；寬度為2000mm。坯料長度的確定：根據(jù)軋前、軋后體積不變的原則，考慮切頭、切邊、燒損等影響來選擇其長度：帶入數(shù)據(jù)有：170*2000*L*90%=25*3000*11500，成材率取90%，計算可得L=2936.48mm,取原料長度尺寸為2940mm.根據(jù)上述要求和公式，選擇坯料尺寸為：170mm×2000mm×2940mm。3.3確定軋制方法中厚板軋制方法有很多，考慮到板坯寬度不受鋼板寬度的限制，以及選擇原料的靈活性和性能優(yōu)越等因素，本設(shè)計選擇綜合軋制法，即橫縱軋法。3.4確定軋制道次、壓下量及壓下率本設(shè)計采用單機架的四棍可逆式軋機。根據(jù)經(jīng)驗，中厚板壓下量在△h=12mm左右，這里取△h=12mm。從坯料到成品鋼板厚度上的總壓下量△H=144mm， 軋制道次n=144/12=12，因為此次軋制采用單機架軋機，道次應(yīng)為奇道次，故軋制13道次。3.4.1校核咬入能力成型軋制階段由于板坯的厚度大、溫度高、軋制速度低、道次壓下量大，所以咬入條件可能成為限制壓下量的因素。每道次的壓下量應(yīng)該小于由最大咬入角所確定的最大壓下量。熱軋中厚板中咬入角取15o~20o，低速咬入時取α=20o，則最大壓下量△hmax=D（1-cosα）=1020*(1-cos20o)=61.15mm,其中D為工作輥直徑，為1020mm,充分滿足軋制條件。3.4.2壓下量的分配和壓下率四棍可逆式軋機中厚板軋機的軋制速度可調(diào)，因此可以采用低速咬入，所以實際的最大咬入角可以增大到22o--25o，在這類軋機上軋制中厚鋼板，咬入條件將不是限制壓下量的主要因素。因此，這類軋機采用連鑄坯后初軋坯作為原料時，除鱗道次之后可以采用大壓下量軋制，中間道次為了充分利用鋼坯溫度高，變形抗力低的優(yōu)勢，采用較大的壓下量。然后隨著鋼坯溫度降低，壓下量逐漸變小，最后1—2道次為了保證板形和溫度精度也要采用較小的壓下量，甚至最后一道采用平軋道次。壓下量分配見表3.4.1--1通常情況下粗軋機占總變形量的70%--80%。總壓下率：。各道次變形程度:由,依次求得如表3.4.1—1表3.4.1—1壓下量及壓下率道次12345678910111213H/mm170145123104897462524437322927h/mm14512310489746252443732292726△h25221915151210875321ε（%）14.715.215.414.416.915.93.73.5速度制度軋制速度制度是指軋輥轉(zhuǎn)速隨時間的變化規(guī)律。根據(jù)中厚板軋機的類型，有兩種軋制速度，一是軋輥轉(zhuǎn)向不變的定速軋制速度制度，它用于三輥勞特式軋機，這種速度制度計算簡單，一般根據(jù)產(chǎn)量要求、操作條件等確定。二是軋輥轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速變化的可調(diào)速可逆式軋制速度制度，它用于二輥和四棍可逆式軋機。由于二輥或四輥可逆式中厚板軋機可以隨時改變軋輥的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，所以從盡量縮短軋制周期、提高軋機產(chǎn)量的角度出發(fā)，有必要采用調(diào)速，可以逆轉(zhuǎn)的速度制度。在軋制中，由于軋件較短可適當(dāng)采用勻速穩(wěn)定軋制，而對于縱軋道次視情況采用梯形速度制度。但當(dāng)其最高轉(zhuǎn)速超過所規(guī)定的電機轉(zhuǎn)速時，都應(yīng)采用梯形速度制度(如圖3.3)。根據(jù)經(jīng)驗資料(中厚板生產(chǎn)實用技術(shù)，王生朝編著p193)，本設(shè)計中當(dāng)軋件較短時，采用穩(wěn)定軋制，??；當(dāng)軋件較長時取，，穩(wěn)定軋制速度取，平均軋制加速度，平均軋制減速度。本設(shè)計中橫軋一道，是板坯長度等于鋼板寬度，然后回轉(zhuǎn)90度，縱軋到底。由體積不變原則，計算得出B1=170*2000*2940/145/3000=2297.9==2298mm同理計算出其它道次軋件尺寸，見下表表——各道次尺寸道次012345678910111213軋件尺寸/mmh17014512310489746252443732292726b20002298296729702973297629792982298529872990299429983000l294029652709320437444503537464077572900510413114901234112815由于最開始軋制坯料過短，所以就用穩(wěn)速軋制，計算如下：，(3-2)式中L—這一道次軋制后的長度(mm)，D—工作輥的直徑(mm)，取為1020mm；將數(shù)據(jù)帶入，得t1=L1/V1=3000*60/3.14/1020/40=1.4st2=L2/V2=2709*60/3.14/1020/40=1.3st3=L3/V3=3204*60/3.14/1020/40=1.5st4=L4/V4=3744*60/3.14/1020/40=1.8st5=L5/V5=4503*60/3.14/1020/40=2.2s當(dāng)坯料達(dá)到一定長度，為了操作方便，可采用梯形速度計算。和是加速和減速軋制時間，是穩(wěn)定軋制時間，計算公式如下[中厚板生產(chǎn)實用技術(shù)p191--192]：帶入a,b,ny,np,D,得t6=1.0st7=1.4st8=1.7st9=2.2st10=2.6st11=3.0st12=3.2st13=3.4s詳見下表表——各道次時間道次12345678910111213時間/s2.63.03.23.4是間隙時間.可逆式中厚板軋機道次間的間隙時間是指軋件從上一道次拋出到下一道次軋輥咬入的間隔時間。這一時間通常取軋輥從上一道拋出轉(zhuǎn)速到下一道咬入轉(zhuǎn)速之間的間隔、軋輥壓下是假你和回送軋件時間中的最長時間。它由經(jīng)驗取值，粗軋機一般間隙時間取3～6s精軋機取4～8s。軋件需要轉(zhuǎn)向或推床定心時取上限，否則取下限。本次軋制粗軋機取6s，精軋機取8s。3.6溫度制度溫度是影響鋼板組織性能的最主要因素，要控制組織和性能，就必須首先在生產(chǎn)過程中控制溫度制度。特別是四輥軋機，隨著軋制溫度的提高，冷卻速度達(dá)不到要求，需要進(jìn)行人為降溫來達(dá)到需求的軋制溫度，以保證軋制過程的順利進(jìn)行和產(chǎn)品的性能要求。為了防止過熱、過燒、原始奧氏體晶粒粗大和不均勻等缺陷，根據(jù)鐵碳相圖，坯料的出爐溫度為1100℃，開軋溫度為1050℃，終軋溫度為960℃。對于軋制厚板中溫度的確定，因為實際生產(chǎn)中有高壓水除鱗，溫度的制定主要按以下方法考慮：大溫度大于1000時，主要以輻射和高壓水冷卻方式降溫，對流和傳到散熱大致與變形熱能相抵消，同時，軋件的面積大小也影響著溫降。計算各道次輻射溫降的公式為：式中：—上一道軋制到下一道軋制時的溫降，；z—輻射時間，即上一道軋制至下一道軋制的延續(xù)時間，為上一道的純軋時間與軋后間隙時間之和，s；h—上一道軋后的厚度，mm；—前一道的絕對溫度，K。但該公式并未考慮高壓水和冷卻水的作用，高壓水和冷卻水的冷卻效果要比輻射溫降效果明顯。帶入數(shù)據(jù)得出結(jié)果，詳見下表道次12345678910111213t純/s2.63.03.23.4t隙/s6666666688888z/s7.47.710.210.61111.211.4h/mm170145123104897462524437322927/1.72.08.610.4/10501048.31046.31043.91041.01037.51033.91029.41023.91015.31004.9992.8979.7軋后溫度/1048.31046.31043.91041.01037.51033.91029.41023.91015.31004.9992.8979.7965.9表——溫度控制3.7軋制力計算軋制力能參數(shù)計算的目的在于用以對設(shè)備能力（軋輥強度、主電機容量）進(jìn)行校核，并根據(jù)校核結(jié)果，判斷壓下規(guī)程的合理根據(jù)熱軋厚板的生產(chǎn)性及對其進(jìn)行相應(yīng)的修正。3.7.1平均單位壓力平均單位壓力決定于被軋制金屬的變形抗力和變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)，，計算軋制力使用Ekelund公式。平均單位軋制力的計算公式為：式中：m—表示外摩擦對單位壓力影響的系數(shù)，計算式為：K—溫度和成分對軋制力的影響系數(shù)，計算公式為：η—粘性系數(shù)，c為軋制速度系數(shù)軋制速度<6m/s6~1010~1515~20系數(shù)（c）10.80.650.6由于最大軋制速度因此c=1—平均變形速度，/s，公式為：，v軋制線速度f—摩擦系數(shù)，對鋼軋輥a=1，對鑄鐵軋輥a=0.8。采用鋼軋輥。查表得C含量為0.16，Mn含量為1.2。帶入數(shù)據(jù)得出平均軋制力，詳見表3.7--13.7.2總軋制力的計算總軋制力計算公式為：式中BH、Bh—軋制前、后軋件的寬度(mm)；R軋輥半徑(mm)；.帶入數(shù)據(jù)得出總軋制力，見表——軋制力道次12345678910111213m70.300.350.390.440.480.540.560.520.480.37K48.548.749.049.349.750.250.751.352.153.354.756.458.2η0.350.350.350.360.360.360.370.370.380.380.400.410.42/%0.300.330.360.390.450.730.800.850.950.950.830.740.56f0.6/MPa58.560.162.064.067.069.772.976.080.583.483.283.580.0P/KN138781910618307173461759716369156111456014428126329762799654183.8計算傳動力矩在軋制過程中，在主電機軸上傳動軋輥所需力矩最多由下面4個部分組成：式中：—軋制力矩，用于使軋件塑性變形所需的力矩；—克服軋制時發(fā)生在軋輥軸承、傳動機構(gòu)的附加摩擦力矩；—空轉(zhuǎn)力矩，即克服空轉(zhuǎn)時的摩擦力矩；—動力矩，次力矩為克服軋輥不勻速運動時產(chǎn)生的慣性力所需的；i—軋輥與主電機間的傳動比，由于使用人字齒輪傳動，它是傳速比為1的齒輪傳動裝置，因此i取為1。3.8.1軋制力矩的計算軋制力矩的計算式為式中：P—軋制壓力；Ψ—力臂系數(shù)，對熱軋中厚板取0.40--0.50，粗軋道次取大值，隨軋件變薄取小；R—工作輥半徑；—壓下量，。3.8.2附加摩擦力矩的計算組成附加摩擦力矩的基本數(shù)值有兩大項：一項為軋輥中軸承中的摩擦力矩；另一項為傳動機構(gòu)中的摩擦力矩。其中軋輥軸承中的附加摩擦力矩：式中P—軋制壓力；—軋輥輥頸直徑,=（0.67--0.75）D，取1400mm；—軋輥軸承摩擦系數(shù)，它取決于軸承構(gòu)造和工作條件，由于采用滑動軸承金屬襯熱軋，f=0.07--0.10，取f=0.08；則總的摩擦力矩為式中—工作輥的直徑，=1020mm；—支承輥的直徑，=2000mm；η—傳動效率系數(shù)，一級齒輪傳動的效率一般取0.96--0.98，此處取η=0.96；i－傳動比，參考相關(guān)資料，取i=1。3.8.3空轉(zhuǎn)力矩的計算空轉(zhuǎn)力矩是指空載轉(zhuǎn)動軋機主機列所需的力矩。一般軋機的空轉(zhuǎn)力矩按經(jīng)驗辦法來確定，取電機額定力矩的3％～5％。即式中—電機的額定轉(zhuǎn)矩，，N.m；—電機的額定功率，kw，=6000kw；—電機的額定轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)速為60r/min。取Mk=100KN.m3.8.4動力矩的計算動力矩只發(fā)生于用不均勻轉(zhuǎn)動進(jìn)行工作的幾種軋機中，如可調(diào)速的可逆式軋機，當(dāng)軋制速度變化時，需產(chǎn)生克服慣性力的動力矩。其數(shù)值可由下式確定：式中—動力矩，t.m；—折合到電機上的轉(zhuǎn)動慣量，t.m2；D—轉(zhuǎn)動部分的慣性直徑，m；—角加速度，。綜上所述，電機軸上的總傳動力矩為四部分之和帶入數(shù)據(jù)，計算結(jié)果見表3.8--1表3.8--1傳動力矩道次12345678910111213Mz/KN.m783.51011.9901.1783.5769.6640.3557.4465.0344.8255.2152.7102.148.9Mf/KN.m858.41179.01126.81064.71079.11000.6952.1885.7872.8762.2587.2480.0324.4Mk/KN.m100100100100100100100100100100100100100Md/KN.m0000088.588.588.588.588.588.588.588.5M/KN.m1642.02191.02028.01848.31848.71641.11509.71350.91217.81017.6740.1582.4373.54.輥型設(shè)計計算熱軋中厚鋼板時軋輥受軋制力的作用將產(chǎn)生彎曲變形，同時輥身長度方向溫度分布的不均勻?qū)⒁疖堓伒牟痪鶆蚺蛎洝榱吮ＷC產(chǎn)品質(zhì)量需要預(yù)先將軋輥輥身磨成具有一定凸度的輪廓曲線，以補償軋制時輥縫形狀的變化，獲得橫斷面厚度均勻的產(chǎn)品。在設(shè)計新輥時，對軋輥的磨損不必考慮，只考慮不均勻熱膨脹和軋輥的彈性變形彎曲。輥型設(shè)計內(nèi)容包括確定軋輥中部的磨削總凸度值、總凸度值在一套軋輥上的分配以及確定適應(yīng)于輥身中部凸度的輥面磨削曲線。4.1輥凸度計算在鋼板的軋制過程中，沿輥身長度方向上，其邊部位受熱較小、散熱較快，中間部位受熱較多、散熱較慢。因此軋輥中部比邊部的熱膨脹大。通常將輥身中部與邊部半徑上的熱膨脹差值稱為軋輥的熱凸度，用△t表示：式中、—分別為工作輥與支撐輥的熱凸度；k—軋輥中心與表面的溫度不均勻系數(shù)，k取0.9；α—軋輥的線彭脹系數(shù)，鋼軋輥α取1.3×℃，鑄鐵輥取1.1×℃；d、D—分別為工作輥與支承輥的直徑；—工作輥中部與邊緣的溫差，通常為30～50℃；—支撐輥中部與邊緣的溫差，通常為10～30℃；帶入得：工作輥=0.9×1.1××(30～50)×1020=0.30～0.50取=0.4mm支撐輥=0.9×1.3××(10～30)×2000=0.23～0.70取=0.25mm4.2軋輥的彈性彎曲變形在軋制力的作用下，軋輥要發(fā)生彈性變形，軋輥輥身中部的撓度值大于輥身兩端的撓度值，輥縫形成凸度形，軋制的鋼板中間厚兩邊薄，產(chǎn)生凸度，為補償軋輥的彈性彎曲變形，軋輥要做成凸面輥，在軋制力的作用下，得到平輥縫。輥型設(shè)計中對軋輥彎曲變形的考慮，主要是計算輥身中間部位與輥身邊緣部位的差值，此差值即為輥身中間相對于輥身邊緣的撓度，用f表示。綜合考慮支撐輥彈性彎曲及工作輥與支撐輥間相互彈性壓扁時的工作撓度為：上工作輥的撓度：下工作輥的撓度：其中式中q—工作輥與支撐輥間單位長度上的平均壓力，，輥身長為4300mm；u—鋼板寬度與輥身長之比，l—兩個軸承支反力之間的距離，取為5960mm，，式中為兩個壓下螺絲的中心間距，為偏移量，等于0～0.15倍的軸承寬度；d、D—分別為工作輥與支撐輥直徑；、—分別為上、下工作輥的實際凸度；、—分別為上、下支撐輥的實際凸度。在本次設(shè)計中工作輥為鑄鐵輥，支撐輥為鋼質(zhì)的（見中厚板生產(chǎn)實用技術(shù)，王朝生，p133—134），則所以有， ，，4.3軋輥的磨損工作輥與軋件、工作輥與支撐輥之間的接觸摩擦引起了軋輥的磨損。在輥身長度方向上中部的磨損量大于邊部的磨損量，造成了軋制時輥縫的形狀變化。由于軋件與軋輥的材質(zhì)、軋制溫度、軋制力、軋制速度、前滑與后滑等多種因素都會影響軋輥的磨損，所以很難在量上建立軋輥磨損量與這些影響因素的關(guān)系。在輥型使用和調(diào)節(jié)時通常使用其統(tǒng)計數(shù)據(jù)。4.4輥型設(shè)計輥型設(shè)計的內(nèi)容包括確定軋輥輥身中部的磨削凸度數(shù)值、總凸度值在一套軋輥上的分配以及確定適應(yīng)于輥身中部凸度的輥面磨削曲線。一套軋輥所需要的總磨削凸度為這套軋輥在第一次使用時的總撓度()、總熱凸度()和輥縫凸度()的代數(shù)和，即：式中、—分別為工作輥與支撐輥磨削凸度的總和；、—分別為工作輥與支撐輥熱凸度的總和；—分別為工作輥與支撐輥凸度磨損量的總和。為了確保鋼板寬度方向厚度均勻，軋輥的實際凸度必須剛好補償軋輥的彈性變形。因此輥型的設(shè)計原則是：軋制時上下工作輥撓度的總和應(yīng)等于上下工作輥實際總凸度的一半。同時為了保證鋼板軋制穩(wěn)定，希望輥縫保持一定的凸度，所以輥型設(shè)計的條件是：工作輥實際凸度的計算公式：式中第二項為支撐輥實際凸度的影響，(+)值增大會使(+)值減小，第三項為輥縫凸度的影響。四輥軋機軋輥磨削凸度的分配原則有兩種：一種是兩個工作輥平均分配磨削凸度，兩個支撐輥為圓柱形；另一中為磨削凸度集中在一個工作輥上，其余三個軋輥都為圓柱形，這種方法便于磨削軋輥。5設(shè)備校核5.1咬入條件的校核由于壓下量、軋輥直徑、咬入角三者關(guān)系式如下。所以，表5.1咬入角道次12345678910111213/°12.711.98.88.0熱軋中厚板的最大咬入角在之間，所以軋制各道次咬入角均符合咬入條件。設(shè)備的限制條件主要是軋輥的強度和主電機的能力，在本次設(shè)計中，主要校核軋輥的強度和主電機的能力。5.2軋輥強度校核最大軋制壓力和最大軋制力矩一般取決于軋輥等零件的強度條件，在制定軋制壓下規(guī)程時應(yīng)進(jìn)行強度校核。四輥軋機輥系受力狀況如圖5.2--1所示：圖5.2--1四輥軋機輥系受力圖在四輥軋機上，軋制過程中的彎矩主要由支承輥承擔(dān)。同時，在四輥軋機中，一般均為工作輥驅(qū)動。所以，校核軋輥時，校核工作輥輥頭處的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、支承輥輥身中央和輥頸的彎曲應(yīng)力。另外，工作輥和支承輥之間還存在較大的接觸應(yīng)力，也需要校核。在校核過程中，考慮到軋輥材質(zhì)不均，軋制力計算不準(zhǔn)確以及軋制時的沖擊載荷、應(yīng)力集中等影響，在軋輥的靜強度計算中，選軋輥的安全系數(shù)進(jìn)行計算，許用應(yīng)力。表5.2--1軋輥材料許用應(yīng)力值材料名稱極限強度許用應(yīng)力合金鍛鋼碳素鍛鋼碳素鑄鋼球墨鑄鐵合金鑄鐵鑄鐵5.2.1工作輥強度校核工作輥選擇球墨鑄鐵，。M/M/KN·m軋件所施加均布力支承輥所施加均布力21912191L/mmL/mm圖5.2.1--1工作輥扭矩圖工作輥只需校核輥頭的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。在總共13道次中，第2道的力矩最大，，一個工作輥所受的扭矩為。工作輥的輥頭形式為平臺式，因此（6.1）式中； ；是軋輥重車后的最小輥身直徑，一般中厚板的重車率為新輥直徑的5%--7%，則1020*（5%--7%）=51--72，取為72，則。所以；，??；，??；d=（0.67--0.75）*1020=683.4--765mm，取750mm.代入公式（6.1）得：工作輥強度滿足。5.2.2支承輥強度校核支承輥材質(zhì)選合金鍛鋼。P/KNP/KNL/mm19106P/2P/2圖5.2.2--2支承輥彎矩由前面數(shù)據(jù)知，在第二道軋制力最大，即。1.支承輥輥身中央強度校核支承輥輥身中央彎矩計算式如下：由，，代入式(6.2)中得：其彎曲應(yīng)力為校核通過。2、支承輥輥勁強度校核支承輥輥勁危險斷面彎矩計算如下:將，，代入式(6.3)中得：其彎曲應(yīng)力為由此可見支承輥的強度滿足要求。5.2.3工作輥與支承輥間的接觸應(yīng)力四輥軋機工作輥和支承輥之間承載時有很大的接觸應(yīng)力，在軋輥設(shè)計及使用時應(yīng)進(jìn)行校核計算。因為兩輥的材質(zhì)不同，接觸應(yīng)力的計算公式為;